恒压供水系统硬件

恒压供水控制系统原理框图

如图《系统原理框图》所示，整个系统由电机泵组（3台）、一台变频调速器、一台PLC300和一个压力传感器及若干辅助部件构成。三台水泵中每台泵的出水管均装有手动阀，以供维修和调节水量之用，三台水泵协调工作以满足供水需要；变频供水系统中检测管路压力的压力传感器，一般采用电阻式传感器（反馈0—5V电压信号）或压力变送器（反馈4—20mA）；变频器是恒压供水系统的核心，通过改变电机的频率实现电机的无极调速、波动稳压的效果和各项功能。

恒压供水控制工作原理

其工作原理是 ：通过安装在出水管网上的压力传感器，把出水口压力信号变成4~20mA的电流信号送至变频器，再通过变频器的A/D转换模块将模拟量变成数字量，同时变频器的A/D转换模块也将压力设定值转换成数字量，两个数据同时经过PID控制模块进行比较，PID根据变频器的参数设置进行数据处理，并将数据处理的结果以运行频率的形式进行输出控制，这样运行频率的变化就可以改变水泵电机的转速，进而可调节供水量。根据用水量的不同，变频水泵的工作频和率转速也不同，在变频器设置中设定一个上限频率和下限频率检测，当用水量大则供水压力低于设定值时，变频器频率上升到上限频率，此时变频器输出一个开关信号给PLC；当用水量处于低峰时供水压力升高，变频器输出频率降低到下限频率时，变频器输出一个开关信号给PLC，这两个信号不会同时产生，但任何一个信号反馈到PLC都会影响PLC的输出，以实现切换交流接触器组，以此协调投入工作的水泵电机台数，并完成电机的启停和、变频与工频切换。通过调整投入工作的电机的台数和控制电机组中一台电机的变频转速，使系统管网的工作压力始终稳定，进而达到恒压供水的目的。

恒压供水在泵站供水中可完成以下功能：

（1）维持水压恒定

（2）控制系统可手动/自动运行

（3）多台泵自动切换运行

（4）系统睡眠与唤醒，当外界停止用水时，系统处于睡眠状态，直至有用水需求时自动唤醒

（5）在线调整PID参数；

（6）泵组及线路保护检测报警，信号显示等

变频调速恒压供水系统由执行机构、信号检测、控制系统、人机界面、以及报警装置等部分组成 。

（1）执行机构

执行机构是由一组水泵组成，它们用于将水供入用户管网.通常这些水泵包括:

量泵:是由变频调速器控制、可以进行变频调整的水泵，用以根据用水量的变化改变电机的转速，以维持管网的水压恒定。

定量泵:水泵运行只在工频状态，速度恒定，它们用以在用水量增大而调速泵的最大供水能力不足时，对供水量进行定量的补充.

（2）信号检测

在系统控制过程中，需要检测的信号包括自来水出水水压信号和报警信号： 水压信号：它反映的是用户管网的水压值，它是恒压供水控制系统的主要反馈信号。

报警信号：它反映系统是否正常运行，水泵电机是否过载、变频器是否有异常，该信号为开关量信号。

（3）控制系统

供水控制系统一般安装在供水系统柜中，包括供水控制器（PLC系统）、变频器和电控设备三个部分。

供水控制器：它是整个变频恒压控制系统的核心。供水控制器直接对系统中的工况、压力、报警信号进行采集，对来自人机接口和通讯接口的数据信息进行分析、实施控制算法，得出对执行机构的控制方案，通过变频调速器和接触器对执行机构（即水泵）进行控制。

变频器：它是对水泵进行转速控制单元。变频器跟踪供水控制器送来的控制信号改变调速泵的运行频率，完成对调速泵的转速控制。

电控设备：它是由一组接触器、保护继电器、转换开关等电气元件组成。用于在供水控制器的控制下完成对水泵的切换等。

(4)人机界面

人机界面是人与机器进行信息交流的场所。通过人机界面，使用者可以更改设定压力，修改一些系统设定。

（5）通讯接口

通讯接口是本系统的一个重要组成部分，通过该接口，系统可以和组态软件以及其他的工业监控系统进行数据交换。

（6）报警装置

作为一个控制系统，报警是必不可少的重要组成部分。由于本系统能适用于不同的供水领域，所以为了保证系统安全、可靠、平稳的运行，防止因电机过载、变频器报警、电网过大波动、供水水源中断、出水超压、泵站内溢水等等造成的故障，因此系统必须要对各种报警量实时反馈，由PLC判断报警类别，进行显示和保护动作控制，以免造成不必要的损失。